Лабораторный стенд для исследования параметров механического получения стромально-васкулярной фракции клеток

А.Н. Брико; А.В. Кобелев; А.Н. Дмитриев; А.Н. Тихомиров; С.И. Щукин; К.В. Котенко; И.И. Еремин

doi:10.18127/j15604136-202305-11

Лабораторный стенд для исследования параметров механического получения стромально-васкулярной фракции клеток

А.Н. Брико¹, А.В. Кобелев², А.Н. Дмитриев³, А.Н. Тихомиров⁴, С.И. Щукин⁵, К.В. Котенко⁶, И.И. Еремин⁷

научная статья УДК 004.3 Страницы: 102-113 doi.org/10.18127/j15604136-202305-11

¹ Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (Москва, Россия); ФГБНУ «РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского» (Москва, Россия)
^2,3,4,5 Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (Москва, Россия)
^6,7 ФГБНУ «РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского» (Москва, Россия)

Ключевые слова: Минимально-манипулированный продукт стромально-васкулярная фракция клеток жировая ткань регенеративная медицина клеточные технологии лабораторный стенд

Аннотация

Постановка проблемы. В состав жировой ткани человека входят жировые стволовые клетки, которые могут дифференцироваться в различные типы клеток соединительной ткани при появлении факторов роста. Этот эффект в настоящее время активно используется в регенеративной и косметической медицине. Процесс выделения жировых стволовых клеток заключается в извлечении из ткани стромально-васкулярной фракции (СВФ) клеток. Актуальной задачей является разработка механического способа выделения СВФ клеток, который основан на повреждении стромально-сосудистого матрикса с помощью механического воздействия и удаления крупных адипоцитов. Преимуществом данного способа является отсутствие использования специальных дорогостоящих ферментативных растворов.

Цель. Разработать лабораторный стенд для автоматизированного механического получения СВФ клеток с контролируемым воздействием для типовых конструкций, используемых в медицинских изделиях, предназначенных для механической обработки жировой ткани.

Результаты. Конструкция лабораторного стенда позволяет оценить вязкость липоаспирата в режиме реального времени, благодаря чему возможно выполнять исследования по количественному обоснованию параметров процедуры механического получения СВФ клеток для получения продукта с требуемыми характеристиками в зависимости от исходного качества липоаспирата.

Практическая значимость. Разработанный лабораторный стенд позволяет изучать процессы и параметры, которые необходимо достигать для эффективного механического разделения липоаспирата.

Поступила: 23.08.2023
Одобрена: 21.09.2023
Принята: 02.10.2023

Для цитирования

Брико А.Н., Кобелев А.В., Дмитриев А.Н., Тихомиров А.Н., Щукин С.И., Котенко К.В., Еремин И.И. Лабораторный стенд для исследования параметров механического получения стромально-васкулярной фракции клеток // Биомедицинская радиоэлектроника. 2023. T. 26. № 5. С. 102-113. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604136-202305-11

Список источников

Vargel İ. et al. Autologous adipose-derived tissue stromal vascular fraction (AD-tSVF) for knee osteoarthritis // International Journal of Molecular Sciences. 2022. V. 23. № 21. P. 13517.
Zuk P.A. et al. Multilineage cells from human adipose tissue: implications for cell-based therapies // Tissue engineering. 2001. V. 7. № 2. P. 211–228.
Павлов В. и соавт. Современные возможности клинического применения стромально-васкулярной фракции жировой ткани // Медицинский вестник Башкортостана. 2020. Т. 15. № 6 (90). С. 142–153.
Qiu H. et al. The effect of different diameters of fat converters on adipose tissue and its cellular components: selection for preparation of nanofat // Aesthetic Surgery Journal. 2021. V. 41. № 11. P. 1734–1744.
Tiryaki T. et al. A 3-step mechanical digestion method to harvest adipose-derived stromal vascular fraction: // Plastic and reconstructive surgery - global open. 2020. V. 8. № 2. P. e2652.
Tiryaki K.T. et al. In-vitro comparative examination of the effect of stromal vascular fraction isolated by mechanical and enzymatic methods on wound healing // Aesthetic Surgery Journal. 2020. V. 40. № 11. P. 1232–1240.
Tiryaki T. et al. Hybrid stromal vascular fraction (Hybrid-SVF): A new paradigm in mechanical regenerative cell processing // Plastic and Reconstructive Surgery - Global Open. 2022. V. 10. № 12.
Jiang S. et al. Fat grafting for facial rejuvenation using stromal vascular fraction gel injection // Clinics in Plastic Surgery. 2020. V. 47. № 1. P. 73–79.
Yao Y. et al. Adipose extracellular matrix/stromal vascular fraction gel: a novel adipose tissue–derived injectable for stem cell therapy // Plastic and Reconstructive Surgery. 2017. V. 139. № 4. P. 867–879.
Ye Y. et al. Phenotypic and cellular characteristics of a stromal vascular fraction/extracellular matrix gel prepared using mechanical shear force on human fat // Front. Bioeng. Biotechnol. 2021. V. 9. P. 638415.
Zhang Y. et al. Contouring and augmentation of the temple using stromal vascular fraction gel grafting // Frontiers in Surgery. 2022. P. 1240.
Sese B. et al. Nanofat cell aggregates: a nearly constitutive stromal cell inoculum for regenerative site-specific therapies // Plastic and reconstructive surgery. Plast Reconstr Surg. 2019. V. 144. № 5.
Banyard D.A. et al. Phenotypic analysis of stromal vascular fraction after mechanical shear reveals stress-induced progenitor populations // Plast. Reconstr. Surg. 2016. V. 138. № 2. P. 237e–247e.
Trivisonno A. et al. Intraoperative strategies for minimal manipulation of autologous adipose tissue for cell- and tissue-based therapies: Concise Review // Stem Cells Translational Medicine. 2019. V. 8. № 12. P. 1265–1271.
Ятченко Е., Ракчеева Т. Методы моделирования гемодинамических процессов на примере реальной геометрии сосуда человека // Биомедицинская радиоэлектроника. 2018. № 3. С. 12–18.
Каро К. и соавт. Механика кровообращения. М.: Мир. 1981.
Педли Т. Гидродинамика крупных кровеносных сосудов. М.: Мир. 1983.
Тихомиров А. и соавт. Использование конечно-элементного анализа для верификации сферической математической модели импедансных измерений // Биомедицинская радиоэлектроника. 2015. № 7. С. 9–14.
Serway R.A., Jewett J.W. Physics for scientists and engineers. Cengage learning. 2018.
Щербачев А. и соавт. Разработка модуля измерения объема искусственного желудочка сердца // Биомедицинская радиоэлектроника. 2020. Т. 23. № С. P. 48–54.
Patel P.N., Smith C.K., Patrick C.W. Rheological and recovery properties of poly(ethylene glycol) diacrylate hydrogels and human adipose tissue // J. Biomed. Mater. Res. 2005. V. 73. № 3. P. 313–319.

[1] Vargel İ. et al. Autologous adipose-derived tissue stromal vascular fraction (AD-tSVF) for knee osteoarthritis // International Journal of Molecular Sciences. 2022. V. 23. № 21. P. 13517.

[2] Zuk P.A. et al. Multilineage cells from human adipose tissue: implications for cell-based therapies // Tissue engineering. 2001. V. 7. № 2. P. 211–228.

[3] Павлов В. и соавт. Современные возможности клинического применения стромально-васкулярной фракции жировой ткани // Медицинский вестник Башкортостана. 2020. Т. 15. № 6 (90). С. 142–153.

[4] Qiu H. et al. The effect of different diameters of fat converters on adipose tissue and its cellular components: selection for preparation of nanofat // Aesthetic Surgery Journal. 2021. V. 41. № 11. P. 1734–1744.

[5] Tiryaki T. et al. A 3-step mechanical digestion method to harvest adipose-derived stromal vascular fraction: // Plastic and reconstructive surgery - global open. 2020. V. 8. № 2. P. e2652.

[6] Tiryaki K.T. et al. In-vitro comparative examination of the effect of stromal vascular fraction isolated by mechanical and enzymatic methods on wound healing // Aesthetic Surgery Journal. 2020. V. 40. № 11. P. 1232–1240.

[7] Tiryaki T. et al. Hybrid stromal vascular fraction (Hybrid-SVF): A new paradigm in mechanical regenerative cell processing // Plastic and Reconstructive Surgery - Global Open. 2022. V. 10. № 12.

[8] Jiang S. et al. Fat grafting for facial rejuvenation using stromal vascular fraction gel injection // Clinics in Plastic Surgery. 2020. V. 47. № 1. P. 73–79.

[9] Yao Y. et al. Adipose extracellular matrix/stromal vascular fraction gel: a novel adipose tissue–derived injectable for stem cell therapy // Plastic and Reconstructive Surgery. 2017. V. 139. № 4. P. 867–879.

[10] Ye Y. et al. Phenotypic and cellular characteristics of a stromal vascular fraction/extracellular matrix gel prepared using mechanical shear force on human fat // Front. Bioeng. Biotechnol. 2021. V. 9. P. 638415.

[11] Zhang Y. et al. Contouring and augmentation of the temple using stromal vascular fraction gel grafting // Frontiers in Surgery. 2022. P. 1240.

[12] Sese B. et al. Nanofat cell aggregates: a nearly constitutive stromal cell inoculum for regenerative site-specific therapies // Plastic and reconstructive surgery. Plast Reconstr Surg. 2019. V. 144. № 5.

[13] Banyard D.A. et al. Phenotypic analysis of stromal vascular fraction after mechanical shear reveals stress-induced progenitor populations // Plast. Reconstr. Surg. 2016. V. 138. № 2. P. 237e–247e.

[14] Trivisonno A. et al. Intraoperative strategies for minimal manipulation of autologous adipose tissue for cell- and tissue-based therapies: Concise Review // Stem Cells Translational Medicine. 2019. V. 8. № 12. P. 1265–1271.

[15] Ятченко Е., Ракчеева Т. Методы моделирования гемодинамических процессов на примере реальной геометрии сосуда человека // Биомедицинская радиоэлектроника. 2018. № 3. С. 12–18.

[16] Каро К. и соавт. Механика кровообращения. М.: Мир. 1981.

[17] Педли Т. Гидродинамика крупных кровеносных сосудов. М.: Мир. 1983.

[18] Тихомиров А. и соавт. Использование конечно-элементного анализа для верификации сферической математической модели импедансных измерений // Биомедицинская радиоэлектроника. 2015. № 7. С. 9–14.

[19] Serway R.A., Jewett J.W. Physics for scientists and engineers. Cengage learning. 2018.

[20] Щербачев А. и соавт. Разработка модуля измерения объема искусственного желудочка сердца // Биомедицинская радиоэлектроника. 2020. Т. 23. № С. P. 48–54.

[21] Patel P.N., Smith C.K., Patrick C.W. Rheological and recovery properties of poly(ethylene glycol) diacrylate hydrogels and human adipose tissue // J. Biomed. Mater. Res. 2005. V. 73. № 3. P. 313–319.

Аннотация

Для цитирования

Похожие статьи